岸橋托纜小車鋼絲繩纏繞系統的分析

田 濤

（武漢海翼科技有限公司，湖北 武漢 430000）

岸橋托纜小車鋼絲繩纏繞系統的分析

田 濤

（武漢海翼科技有限公司，湖北 武漢 430000）

針對不同類型岸橋托纜小車鋼絲繩的纏繞特點，分別分析和總結設計的要點以及容易出現問題的地方。使人徹底弄清楚托纜小車鋼絲繩的纏繞，避免在以后設計中再次出現類似問題。

岸橋；托纜小車；纏繞；托輥；鋼絲繩

隨著岸橋的大型化，岸橋伸距越來越大，使得大梁兩端部鋼絲繩的懸掛長度加大，鋼絲繩的下撓度也隨之增大。鋼絲繩會產生較大的彈跳，從而影響起吊物品平穩運行，增加了起吊物品的搖擺。因此，在大伸距岸橋上配備了托纜小車。托纜小車的作用，就是托住起升鋼絲繩，避免起升鋼絲繩的過度下垂。因為當吊重時，起升鋼絲繩在吊重的作用下處于張緊狀態，下垂的比較少。但是當吊具落在集裝箱上或將集裝箱放到集裝箱卡車或船上時，鋼絲繩則處于松弛狀態。雖然集裝箱起重機的電氣控制能通過檢測到的有載、無載信號來控制起升卷筒的起、制動，但松弛的起升鋼絲繩的水平段下垂度還是比較大的，在高效率作業和對箱位的斷續操作時，起升繩時而松弛，時而張緊，會造成鋼絲繩的彈跳，給結構、機構帶來很大的沖擊。有時還會猛烈的抽擊鋼結構，發出劇烈的敲擊聲，損壞油漆和鋼結構，從而大大縮短鋼絲繩的使用壽命［1］。

岸邊集裝箱起重機設計中，當小車行程超過60m時一般須設置起升鋼絲繩的托纜裝置，以防止起升鋼絲繩過度下垂。托纜小車的驅動方式有兩種，一種是由小車用鋼絲繩牽引的，另外一種是由在機器房里的機構驅動的卷筒牽引的。因此根據小車的行程可以分為有托纜小車和無托纜小車；根據托纜小車的牽引方式又可以小車牽引式托纜小車和機構驅動式托纜小車，下面分別分析這幾種情況下托纜小車的纏繞。

1　無托纜小車

當岸橋比較小，小車行程小于60m，或者超巴拿馬集裝箱起重機的小車行程沒有達到80m時，一般情況下是不設計托纜小車的。因為在這種情況下根據公式（q表示牽引繩單位長度的重力載荷；l表示牽引繩的自由懸垂部分的長度；h表示牽引繩的下撓度；F表示牽引繩上的牽引力）。

可以看出當牽引繩的長度l比較小時，鋼絲繩的下撓度并不大，完全在可以接受的范圍。但是我遇到過某港口的一臺小型岸橋，小車行程并不大，但鋼絲繩彈跳很厲害的情況。

該岸橋吊具下額定載荷40.5t，前伸距38m，軌距22m，后伸距10m，軌上起升高度25m，軌下起升高度14m。起升機構空載50m/min，滿載100m/min，小車驅動機構空載100m/min，滿載150m/min。這臺岸橋的小車行程是70m，基本上在可加托纜小車也可不加托纜小車的范圍內。該岸橋運到業主碼頭后，業主反饋起升鋼絲繩工作過程中經常會出現下垂很多的情況，而且彈跳比較厲害，以至于鋼絲繩有時會打到大梁下表面，把布置與大梁內側的照明燈打壞掉。設計人員在現場觀察發現，當吊具把集裝箱放到船上后，起升鋼絲繩會繼續松弛，最大下垂量大概有2.5m左右，然后在吊具快速拉升時，鋼絲繩突然繃緊，就會彈跳的比較厲害，有時候甚至會打到后大梁的下表面。

經過分析，我們發現，計算出來的鋼絲繩自然懸垂量不到半米，比現場看到的下垂量小了很多。所以我們認為這個時候鋼絲繩的自重并不是造成鋼絲繩下垂過多的主要原因，主要原因是電控信號時間調的不太合適，在收到吊具的無載信號后，卷筒制動器并沒有及時的把卷筒剎住，以至于卷筒又繼續放了一段鋼絲繩，從而出現了鋼絲繩下垂過多的情況，接下來吊具上升，過多下垂的鋼絲繩快速繃緊，就會出現較大幅度的彈跳。通過適當調整電控信號后，鋼絲繩下垂量有部分改善，但是和有托纜小車的岸橋比起來，鋼絲繩的下垂量還是比較大，彈跳也比有托纜小車的岸橋彈跳的更厲害些，由此可見托纜小車的作用還是比較大的。

2　小車牽引式托纜小車

小車牽引式托纜小車的纏繞方式如圖1所示，托纜小車分為前后兩個托纜小車，牽引鋼絲繩一端固定在大梁的聯系橫梁上，繞過托纜小車上的滑輪，然后固定在小車上，以岸橋的中心線對稱布置。為了換繩方便，以及能比較方便的調整左右鋼絲繩到等長，避免托纜小車歪斜，可以用一根鋼絲繩代替左右兩根，在小車上用夾繩板固定住，以免鋼絲繩左右滑動。另外有一根張緊鋼絲繩，一端固定在后托纜小車上，繞過后大梁尾部的張緊裝置，再繞過前大梁前段的改向滑輪，然后固定在前托纜小車上，以岸橋中心線對稱布置，跟牽引鋼絲繩一樣的道理，用一根鋼絲繩代替左右兩根鋼絲繩。

圖1　托纜小車鋼絲繩纏繞示意圖

這種托纜小車纏繞方式是現在岸橋比較主流的纏繞方式。它的機構利用等級相對較高，可達U6，工作級別為M6，但是其載荷狀態相對較低，屬Q1輕型載荷。寧波某碼頭有六臺岸橋的托纜小車纏繞方式是這種，根據運行記錄，托纜小車牽引鋼絲繩的使用壽命相對較長，進口鋼絲繩一般可達31～34萬TEU，基本上可以使用2年以上的時間［2］。托纜小車上繞過牽引鋼絲繩的那個滑輪是動滑輪，因此托纜小車的運行速度是小車運行速度的一般，基本上可以使托纜小車保持在起升鋼絲繩懸垂部分的中段，剛好起到托起升鋼絲繩的作用，同時牽引鋼絲繩上的力是托纜小車阻力的一般，載荷較輕。

設計這種托纜小車時應注意一下幾點：①張緊鋼絲繩是從后大梁的后端分別跨過后托纜小車、小車以及前托纜小車到達前大梁前端的，因此要注意張緊鋼絲繩相對于小車以及前后托纜小車要有一個合適的高度。②托纜小車上的動滑輪是傾斜的，而且前后托纜小車上的動滑輪傾斜的方向剛好相反，這是為了避免牽引鋼絲繩固定在聯系橫梁上的那一段鋼絲繩相互干涉。③大梁的高度比較小，而且小車牽引鋼絲繩是從大梁下側一直拉到機器房的纏繞方式時，小車牽引鋼絲繩將需要在前大梁的聯系橫梁下加一些托輥，以免鋼絲繩下垂太多，這種情況需要注意小車牽引鋼絲繩的托輥不要和托纜小車干涉，小車牽引鋼絲繩也不能磨擦托纜小車的鋼結構。④大梁鉸點處的壓輥不能太短，要注意前大梁仰起時每一根經過鉸點處聯系橫梁的鋼絲繩的位置。這些鋼絲繩包括左右各兩根起升鋼絲繩，左右各一根從前大梁前端改向滑輪到機器房的小車牽引鋼絲繩，左右各一根從前大梁前端改向滑輪到小車的小車牽引鋼絲繩，左右各一根從前大梁前端改向滑輪到后大梁張緊裝置的托纜小車張緊鋼絲繩，以及左右各一根前托纜小車到小車的托纜小車牽引鋼絲繩。如果后托纜小車的牽引鋼絲繩不是固定在大梁鉸點處的聯系橫梁，而是固定在鉸點前的第二個聯系橫梁上時，還有注意這根鋼絲繩的位置。曾經有出現過大梁鉸點處壓輥太短，大梁仰起時，鋼絲繩被風吹偏，偏出壓輥的范圍，把壓輥的潤滑油嘴壓歪的情況。

3　機構驅動式托纜小車

機構驅動式托纜小車的岸橋，更能適合于某些碼頭要求前大梁在仰起80°掛鉤后，小車可在軌距和后伸距正常作業。因為，這種岸橋，大梁在仰起前，先將托纜小車全部運行至后大梁規定位置，然后大梁仰到位，小車和起升可正常作業，作業中，托纜小車不動，海側托纜小車很安全，不會由于小車運行，海側托纜小車在仰至80°的主梁上上下運動［3］。

機構驅動式托纜小車的纏繞圖如圖2所示，海側托纜小車的牽引繩一端固定在托纜小車驅動卷筒上，然后繞過前大梁前端的改向滑輪固定在海側托纜小車上。陸側托纜小車的牽引繩一端固定在托纜小車驅動卷筒上，繞過后大梁端部的張緊裝置，固定在陸側托纜小車上，海側托纜小車和陸側托纜小車之間有張緊繩相連，所有鋼絲繩以岸橋中線對稱布置。為了容易換繩以及更方便調整左右兩邊鋼絲繩的長度，把以岸橋中線對稱布置的兩根鋼絲繩用一根鋼絲繩代替，在中間用壓繩板固定住。

這種形式的托纜小車因為我公司是第一次接觸，所以比較陌生，在設計中出現了一些問題，現提出來供以后設計借鑒。第一點是總體設計時，海側托纜小車的定位有問題，這種形式的岸橋，在大梁仰起前，應先把托纜小車全部運行至后大梁規定的位置。但是總體設計時，海側托纜小車的后極限位置在前大梁上，當海側托纜小車在前大梁上時，仰起前大梁會發現從機房出來的小車牽引鋼絲繩和托纜小車上左右兩個改向滑輪中間的那段鋼絲繩干涉。第二點是由于這種纏繞方式鋼絲繩較多，要注意鉸點處的壓輥的范圍，確保在大梁仰起時，每根鋼絲繩都在壓輥的范圍內。第三點是當機房到前大梁前端的距離比較長時，不僅要注意給機房出來的小車牽引鋼絲繩加托輥，還要給機房出來的托纜小車牽引鋼絲繩加托輥，以免鋼絲繩下垂太多，摩擦托纜小車和小車。

圖2　托纜小車鋼絲繩繞示意圖

4　結束語

不管是哪種纏繞方式，托纜小車都是運動的，所以要清楚托纜小車運行范圍內距離托纜小車比較近的每一個構件的尺寸和位置，避免和運動中的托纜小車干涉。鋼絲繩也是運動著的，卷筒上的鋼絲繩隨著托纜小車的運動會有一個左右擺動的范圍，所以要特別注意前大梁仰起時，每根鋼絲繩的位置，確保托輥的位置合適。而且如果跨距較大，鋼絲繩的下垂量也是必須要注意的問題。

［1］孫楓，港口起重機設計規范［Z］.上海港機重工有限公司.

［2］胡松虎，岸橋托架小車牽引鋼絲繩纏繞系統的優化改造［Z］.寧波北侖國際集裝箱碼頭有限公司.

［3］符敦鑒，岸邊集裝箱起重機［M］.武漢：湖北科學技術出版社，2001

TD526

A

1671-3818（2016）09-0123-02

田濤（1986-），男，河南信陽人，武漢海翼科技有限公司，主要從事機械設計工作。